Pokonywanie wyzwań związanych z wilgocią w proszkach

Niniejszy webinar, prowadzony przez dr. Zachary'ego Cartwrighta, głównego naukowca ds. żywności w firmie AQUALAB, dotyczy wyzwań związanych z kontrolą wilgoci w produktach w proszku w wielu branżach, w tym spożywczej, farmaceutycznej i kosmetycznej. Prezentacja obejmuje następujące kluczowe zagadnienia:

• Wprowadzenie do wyzwań związanych z wilgocią w proszkach: Omówienie powszechnych rodzajów proszków w różnych gałęziach przemysłu (np. mleko w proszku, laktoza, talk i mika) oraz związanych z nimi problemów z wilgocią.
• Zapobieganie zmianom fizycznym: Analiza etapów zbrylania i grudkowania proszków oraz znaczenie określenia krytycznego punktu aktywności wody w celu zapobiegania utracie sypkości na przykładzie odżywki białkowej i ekstraktu z otrębów ryżowych.
• Migracja wilgoci: Wyjaśnienie mechanizmu przemieszczania się wilgoci z obszarów o wysokiej aktywności wody do obszarów o niskiej oraz strategie zapobiegania temu zjawisku, z uwzględnieniem przykładów i animacji demonstrujących proces na przykładzie proszków takich jak białko serwatkowe.
• Określanie zmian strukturalnych: Zrozumienie różnic między formami krystalicznymi a amorficznymi oraz bezwodnymi a uwodnionymi proszków, na przykładzie sacharozy i chlorku wapnia.
• Wyzwania produkcyjne: Omówienie typowych problemów produkcyjnych, takich jak precyzja docelowej wilgotności, redukcja wahań parametrów, unikanie konieczności ponownego przetwarzania i zużycie energii, wraz z rozwiązaniami takimi jak automatyzacja i szkolenia operatorów.
• Podejście oparte na ΔT: Szczegółowe wyjaśnienie metody ΔT służącej do korygowania wahań wilgotności podczas produkcji, obejmujące jej podstawy naukowe oraz korzyści płynące z automatyzacji i informacji zwrotnych w czasie rzeczywistym za pośrednictwem pulpitów nawiacyjnych.
• Rozwiązania AQUALAB: Prezentacja produktów i usług AQUALAB, takich jak AQUALAB 4TE, VSA, oprogramowanie MAT oraz SKALA Dry, jako rozwiązań problemów związanych z wilgocią.

Webinar kończy się informacjami kontaktowymi, prezentacją dodatkowych zasobów oraz sesją pytań i odpowiedzi.

Transkrypcja zredagowana pod kątem przejrzystości

Dr Zachary Cartwright: Dzień dobry wszystkim. Zaczynamy za minutę. Bardzo dziękuję za przybycie na webinar poświęcony pokonywaniu wyzwań związanych z wilgocią w proszkach. Zanim przejdziemy do sedna, kilka kwestii porządkowych.

Przede wszystkim nazywam się Zachary Cartwright. Jestem głównym naukowcem w firmie AquaLab. Chciałbym serdecznie podziękować za obecność i poświęcenie czasu na udział w naszym webinarze. Nie organizowaliśmy webinarów od dłuższego czasu, może od roku lub dwóch, ale otrzymywaliśmy wiele próśb o ich powrót i omówienie tego konkretnego tematu.

Jeśli macie Państwo jakieś konkretne tematy na uwadze lub opinie na temat tego nowego formatu, prosimy o kontakt. Zależy nam na Waszej opinii i ciągłym doskonaleniu naszych materiałów.

Tak, po zakończeniu webinaru udostępnię nagranie. Wyślemy je w wiadomości e-mail wraz z kopią moich slajdów. Z czasem umieścimy je również na naszej stronie internetowej. Jeśli jednak chcieliby je Państwo otrzymać wcześniej lub z jakiegoś powodu do Państwa nie dotrą, proszę o bezpośredni kontakt. Mój adres e-mail jest widoczny na ekranie i z chęcią wyślę kopię.

Tutaj znajdują się dane kontaktowe do mnie, proszę je teraz zapisać. Pojawią się one również na końcu prezentacji.

Oczywiście na koniec odpowiem na pytania, postaram się też odpowiadać na bieżąco w trakcie prezentacji. Jeśli z jakiegoś powodu nie zdążymy odpowiedzieć na Państwa konkretne pytanie, prosimy o kontakt – zależy nam na tym, aby na wszystkie odpowiedzieć. Przejdźmy zatem do rzeczy. Będziemy tu dzisiaj przez około trzydzieści do czterech dziesięciu minut, a na koniec odbędzie się sesja Q&A.

Proszki znajdują zastosowanie w wielu branżach. Oczywiście występują w przemyśle spożywczym – są to produkty takie jak mleko w proszku, białko serwatkowe, kakao, skrobia kukurydziana i tym podobne. Jestem pewien, że wiele z nich jest Państwu znanych, ale proszki pojawiają się również w innych sektorach. Być może dzisiejsi uczestnicy pochodzą z branży farmaceutycznej i pracują z laktozą, celulozą mikrokrystaliczną, stearynianem magnezu lub innymi rodzajami proszków.

A może dołączyli do nas Państwo z branży kosmetycznej i pracują z talkiem, skrobią kukurydzianą, pudrem ryżowym lub podobnymi produktami. Proszki obecne są we wszystkich tych gałęziach przemysłu, a wyzwania z nimi związane są podobne niezależnie od rodzaju proszku czy branży. Zazwyczaj podczas spotkań z zespołami zajmującymi się proszkami słyszę o następujących głównych wyzwaniach.

Mogą to być zbrylanie i grudkowania lub utrata sypkości proszku. Myślę, że jest to zazwyczaj największe wyzwanie, z jakim się stykamy. Jednak obok tego ważna może być również trwałość i opakowanie, a także poszukiwanie szybkiego sposobu na przewidywanie okresu przydatności do spożycia lub sprawdzenie, czy stosuje się właściwe opakowanie dla poszczególnych proszków i produktów.

Wielu z Państwa, zajmujących się mieszaniem proszków, obawia się migracji wilgoci między różnymi składnikami lub proszkami i zastanawia się, co stanie się z ostateczną wilgotnością lub ostateczną aktywnością wody po zmieszaniu różnych komponentów.

Wiele zespołów, z którymi się spotykam, martwi się higroskopijnością. Oczekują one skutecznego i jasnego sposobu na określenie, w jaki sposób proszek będzie pochłaniał wilgoć w różnych środowiskach, oraz na porównanie higroskopijności różnych proszków lub substancji pomocniczych. Oczywiście temperatura jest zawsze istotnym czynnikiem, a zrozumienie, jak jej zmiany mogą wpłynąć na jakość, a nawet bezpieczeństwo różnych produktów, jest kluczowe.

Czasami mogą Państwo być zainteresowani oceną struktury, zrozumieniem, czy dany produkt ma charakter krystaliczny, czy też tworzy hydrat. Wreszcie produkcja proszków bywa bardzo trudna i skomplikowana pod względem utrzymania powtarzalności oraz unikania ponownego przetwarzania i strat produktu. Gdybyśmy rozmawiali osobiście, chciałbym dowiedzieć się, które z tych wyzwań są dla Państwa najbardziej istotne i dlaczego tu dzisiaj jesteście.

Przechodząc do tematu dzisiejszego spotkania, nasze cele sprowadzają się do trzech kwestii. Po pierwsze, chcemy zrozumieć każde z tych wyzwań, dotrzeć do ich przyczyny źródłowej i uświadomić sobie, że wszystkie trudności wymienione na poprzednim slajde są w jakiś sposób powiązane z wodą obecną w tego typu produktach.

Przejdźmy więc od razu do rzeczy. Omówię każde z tych wyzwań i realizacji poszczególnych celów. Na samym końcu przejdziemy do rozwiązań.

Pierwszym wyzwaniem było zatem zapobieganie przemianom fizycznym. Mówiąc najprościej, mam na myśli zapobieganie zbrylaniu się, tworzeniu grudek oraz utracie sypkości.

Oczywiście, gdy proszek zostaje wystawiony na działanie wilgoci lub środowiska o wyższej wilgotności, pochłania pewną ilość pary wodnej. Proces ten przebiega w zasadzie w pięciu wyraźnych etapach. Najpierw mamy fazę zwilżania, podczas której może wystąpić niewielkie początkowe pobranie wilgoci, a następnie proszek zaczyna stawać się nieco lepki. Możemy zaobserwować zmierzanie w kierunku zbrylania i tworzenia grudek.

Jednak tak naprawdę dopiero po osiągnięciu etapu aglomeracji zbrylanie i tworzenie grudek nabiera tempa. Kiedy dojdziemy do tego punktu, jest już za późno. Wraz z dalszym wzrostem wilgotności, w miarę dalszego pochłaniania wody, dochodzi do pewnego zagęszczenia. W końcu możemy osiągnąć punkt upłynnienia, w którym produkt zaczyna przechodzić w formę ciekłą.

Proces ten jest pod wpływem wielu różnych czynników, przede wszystkim kształtu i wielkości cząstek. Im mniejsza wielkość cząstek, tym szybciej osiągniemy fazę aglomeracji. Jednak wpływ mają również takie czynniki jak temperatura i czas. Wzrost temperatury może przyspieszyć ten proces przy niższej wilgotności względnej, czemu przyjrzymy się bliżej za chwilę. Czas również odgrywa rolę – dłuższe przebywanie w określonej temperaturze i wilgotności względnej może powodować szybsze przechodzenie przez te etapy.

Wreszcie, wszelkie zmiany w składzie chemicznym, a nawet przyłożone ciśnienie, również wpływają na to, jak szybko przechodzimy przez te poszczególne etapy.

Jeśli chodzi o przewidywanie zbrylania, zależy ono od trzech głównych czynników: aktywności wody w proszku, temperatury, w jakiej ten proszek jest przechowywany, oraz czasu – czasu ekspozycji na różnego rodzaju warunki zmieniające się pod wpływem temperatury i wilgotności względnej.

Aby precyzyjnie określić krytyczną aktywność wody, którą oznaczamy tutaj jako RHC, oraz dowiedzieć się dokładnie, gdzie leży ten punkt, niezwykle ważne jest zastosowanie izotermy sorpcji wilgoci o wysokiej rozdzielczości. Badając izotermy, natrafisz na dwie stosowane metody: DDI (Dynamic Dew Point Isotherm – dynamiczna izotermia punktu rosy) oraz DVS (dynamic vapor sorption – dynamiczna sorpcja par). Zaprezentowana tutaj grafika bardzo dobrze pokazuje różnicę między nimi.

Chcę zwrócić Waszą uwagę na tę pomarańczową krzywą, czyli DDI, ponieważ jest to krzywa o bardzo wysokiej rozdzielczości, znacznie szybsza do wyznaczenia w porównaniu do krzywej DVS, która ma charakter bardziej statyczny i sprawdza się w testach kinetycznych. Daje to pewne wyobrażenie o różnicy między tymi dwoma krzywymi. Nie będziemy dziś wchodzić w szczegóły dotyczące izoterm; posiadamy osobne notatki aplikacyjne i webinaria poświęcone stricte izotermom.

Przechodząc do dalszej części, chcę, abyście zrozumieli, że dynamiczna izoterma punktu rosy (DDI) jest tym, czego naprawdę potrzebujemy w przypadku proszków, aby właściwie scharakteryzować sposób, w jaki dynamicznie pochłaniają one wilgoć.

Przejdźmy teraz do przykładu wyznaczania punktu krytycznego. W tym pierwszym przykładzie przyjjrzymy się odżywce białkowej, z którą mamy problem w postaci zbrylania i tworzenia grudek. W przypadku tego proszku pierwszą rzeczą, którą chcemy zrobić, jest wyznaczenie izotermy sorpcji wilgoci metodą DDI. Można zauważyć, że przy bardzo małej zmianie wilgoci mamy ogromny zakres aktywności wody, a następnie osiągamy punkt przegięcia, w którym następuje gwałtowny wzrost poboru wilgoci. Mając już izotermę, obliczamy drugą pochodną. W zasadzie używamy tej pochodnej do obserwacji, jak zmienia się nachylenie krzywej. Szukamy tutaj konkretnie maksimum (szczytu) na wykresie drugiej pochodnej.

Jeśli odniesiemy ten szczyt z powrotem do aktywności wody na krzywej, zauważymy, że przy aktywności wody wynoszącej 0,67 aglomeracja wyraźnie przyspiesza. Przyglądając się bliżej drugiej pochodnej, zauważyłbym, że proszek ten zachowuje dużą stabilność do wartości aktywności wody około 0,5. Następnie pojawia się początkowe sklejanie, o którym wspominaliśmy na jednym z poprzedniejszych slajdów, a po osiągnięciu wartości 0,67 następuje gwałtowny rozwój aglomeracji i zbrylania.

Gdyby to była Wasza odżywka białkowa, produkt nad którym pracujecie, moglibyśmy ustanowić górną granicę specyfikacji na poziomie 0,5, mimo że krytyczna aktywność wody wynosi 0,67. Po osiągnięciu wartości 0,67 zaszło to już za daleko. Zazwyczaj zalecam zespołom, aby po zidentyfikowaniu punktu aglomeracji, zbrylania lub punktu krytycznego, ustalić specyfikację o 0,1 jednostki aktywności wody poniżej tej wartości. Zapewnia to pewien bufor bezpieczeństwa, dzięki któremu mamy pewność, że nigdy nie osiągniemy punktu utraty sypkości.

Przejdźmy do drugiego przykładu. Ten przykład dotyczy ekstraktu z otrębów ryżowych. Jest on bardzo ciekawy, ponieważ po wyznaczeniu izotermy można zauważyć kilka punktów, w których dochodzi do pochłaniania wilgoci.

W rzeczywistości, po wyznaczeniu drugiej pochodnej tej krzywej, widoczne są dwa punkty krytyczne: pierwszy przy aktywności wody 0,4, a drugi przy 0,63. W tym drugim przypadku przy niższej aktywności wody równej 0,4 możemy obserwować pewne zbrylanie i grudkowanie oraz punkt przejścia szklistego. Z kolei po osiągnięciu wyższego poziomu, w drugim punkcie przy wartości 0,63, dochodzi do krystalizacji lub innego rodzaju przemiany fazowej.

Generalnie w przypadku każdego proszku dążymy do pozostania poniżej wszystkich przemian fizycznych. W tej sytuacji, pracując z takim materiałem, moglibyśmy utrzymać wilgotność na poziomie około 0,3 aktywności wody, aby upewnić się, że unikamy wszelkich przemian fizycznych.

Podsumowując: analizując proszek, wyznaczamy izotermę pokazaną na górnym wykresie. Następnie obliczamy drugą pochodną przedstawioną na dolnym wykresie, szukamy wszelkich punktów ekstremalnych (szczytów) i wykorzystujemy te informacje do ustalenia właściwej specyfikacji dla każdego z analizowanych proszków.

Jeśli chodzi o proszki krystaliczne – widziałem, że ktoś na czacie pytał o cukier kryształ i inne substancje krystaliczne...

Proszki krystaliczne to między innymi sole, cukry, niektóre kwasy i witaminy, a także aktywne składniki farmaceutyczne.

Są one niezwykle specyficzne, ponieważ nie absorbują wilgoci. Zamiast tego wilgoć utrzymuje się na samej górze, na powierzchni, dopóki nie pojawi się wystarczająca ilość energii lub odpowiednia aktywność wody, która faktycznie rozerwie sieć krystaliczną. W takiej sytuacji proszek krystaliczny przechodzi natychmiast z formy stałej w ciecz – zjawisko to nazywamy rozpływaniem się (deliquescence).

Analizując izotermy dla dowolnych proszków krystalicznych, uzyskujemy właśnie taki kształt krzywej. Mamy tu chlorek sodu oraz sacharozę – oba związki charakteryzują się podobnym profilem. Zauważą Państwo, że w szerokim zakresie aktywności wody pochłanianie wilgoci praktycznie nie występuje. Dopiero po osiągnięciu punktu rozpływania (deliquescence) substancja nagle przechodzi w roztwór. Mają one bardzo specyficzny kształt, co ułatwia precyzyjne wskazanie punktu deliquescence dla tego typu próbek.

W proszkach krystalicznych również może dochodzić do zbrylania i tworzenia grudek. Dzieje się tak głównie w przypadku wahań wilgotności względnej. Jeśli przechodzimy wielokrotnie z wysokiej wilgotności względnej do niskiej i z powrotem, w gruncie rzeczy poddajemy produkt cyklom deliquescence i krystalizacji. W wyniku tych procesów między poszczególnymi cząstkami lub kryształami w takich proszkach zaczynają formować się pomosty, co prowadzi do zbrylania i tworzenia grudek. Aby to zbadać, można użyć generatora izoterm lub analizatora sorpcji par, który pozwala na ustawianie różnych wartości wilgotności względnej i przeprowadzanie cyklicznych zmian w celu określenia, jak wpływają one na tendencję do zbrylania.

Kwestia, o której chciałem jeszcze wspomnieć i którą uważam za niezwykle ciekawą, dotyczy punktu rozpływania (deliquescence) mieszaniny. Jeśli weźmiemy dwa różne rodzaje proszków krystalicznych i je zmieszamy, punkt deliquescence takiej mieszaniny może być czasami niższy niż punkty deliquescence poszczególnych składników osobno. Jest to fascynujące zjawisko. Jeśli ktoś z Państwa doskonale rozumie, dlaczego tak się dzieje, z przyjemnością omówię to z Państwem bardziej szczegółowo.

Przejdźmy dalej. Nasze drugie wyzwanie dotyczy okresu trwałości (shelf life) oraz opakowań. Kiedy produkujesz proszek o doskonałej sypkości, najgorszym scenariuszem jest zapakowanie go, wysłanie do klienta lub użytkownika końcowego, a następnie stwierdzenie, że produkt jest całkowicie zbrylony i pełen grudek. Niezwykle ważne jest zatem odpowiednie zapakowanie i dokładne określenie wymagań dotyczących opakowania dla każdego opracowywanego proszku.

Możemy to osiągnąć, korzystając z pierwszego prawa dyfuzji Ficka. Odpowiednie równania wyświetlają się na ekranie. Są to dobrze znane, szeroko opublikowane wzory – nie zostały one opracowane przez firmę Aqualab, jednak umieściliśmy je w formie łatwego w użyciu kalkulatora, któremu przyjrzymy się za chwilę.

Kolejną niezwykle istotną rzeczą – w odniesieniu do której najczęściej dostrzegam błędy – jest stosowanie właściwego modelu wilgotnościowego do wykonywania tego typu obliczeń i prognoz.

Jeśli więc zastosujemy to podejście, możemy wziąć pod uwagę różne rodzaje opakowań, w tym powierzchnię opakowania oraz ilość produktu w jego wnętrzu. Możemy uwzględnić odmienne warunki przechowywania, takie jak temperatura, wilgotność względna oraz ciśnienie atmosferyczne. Wreszcie, uwzględniamy właściwości sorpcyjne, przekształcając je w model wraz z punktem krytycznym lub limitem krytycznym ustalonego dla proszku, aby upewnić się, że zachowuje on sypkość lub że w tego typu produktach nie będą rozwijać się mikroorganizmy. Zatem

pierwszym krokiem jest wyznaczenie punktu krytycznego, a następnie ustalenie odpowiedniej specyfikacji. Przyjrzyjmy się przykładzie proszku kakaowego. Izoterma dla kakao wygląda następująco. Ponownie obliczymy drugą pochodną.

Szukamy punktu szczytowego tej drugiej pochodnej, który występuje przy aktywności wody wynoszącej zero koma cztery sześć. Korzystając z tych informacji, ustalę górną specyfikację na poziomie zero koma trzy sześć. Zapewniam sobie w ten sposób niewielki margines bezpieczeństwa, aby upewnić się, że nigdy nie osiągnę faz zbrylania, aglomeracji, twardnienia i tworzenia grudek.

Drugim krokiem — i tutaj najczęściej zauważam najwięcej błędów — jest wybór odpowiedniego modelu oraz właściwego zakresu aktywności wody. Załóżmy, że oto nasza izoterma i różne modele, z których możemy skorzystać. Dostępne są tu trzy różne modele: model liniowy, model DLP oraz model GAB. Opublikowano ponad sto różnych modeli.

Zazwyczaj tutaj w AquaLab korzystamy z modelu DLP, czyli podwójnego logarytmicznego wielomianu (Double Log Polynomial). Można go zobaczyć tutaj w tle za danymi. Surowe dane w postaci zielonych punktów służą do wyznaczenia izotermy, natomiast model przedstawiony jest na niebiesko.

Można zauważyć, że dość dobrze dopasowuje się do danych. Jeśli jednak przyjrzeć się temu bliżej, warto zwrócić uwagę, że model rośnie wraz z wilgotnością i aktywnością wody, po czym nieznacznie spada pod względem wilgotności, zanim znów zacznie rosnąć. Zależy nam na tym, aby model zawsze rósł od lewej do prawej. Jeśli nie naprawimy tego teraz, uzyskamy obliczenia, które nie będą miały sensu.

Aby to naprawić, wystarczy wybrać mniejszy zakres danych — być może taki, który ma sens z punktu widzenia obliczeń trwałości, jakie chcę wykonać — a następnie ponownie dopasować do niego model. To ten sam zbiór danych. Wybrałem po prostu mniejszą część i teraz użyję modelu DLP. Zgodnie z oczekiwaniami, model stale rośnie od lewej do prawej.

Dobrze. Skoro model został poprawiony, możemy przejść do użycia kalkulatora i wykonania obliczeń.

To jest nasz kalkulator trwałości, który znajduje się w oprogramowaniu Moisture Analysis Toolkit. Opowiemy o tym nieco więcej pod koniec tego webinarium. Przejdźmy zatem przez przykładowy scenariusz. Załóżmy, że ten proszek kakaowy będzie przechowywany przy wilgotności względnej wynoszącej sześćdziesiąt pięć procent.

Załóżmy, że panuje temperatura pokojowa wynosząca dwadzieścia pięć stopni Celsjusza, a w tym przypadku znajdujemy się na poziomie morza. Wprowadzamy całkowitą masę suchą produktu w opakowaniu, powierzchnię opakowania oraz wreszcie aktualny współczynnik przepuszczalności pary wodnej. Wartość ta powinna zostać podana przez dostawcę opakowania. Nie powinna być to ukryta informacja, lecz coś łatwo dostępnego.

Następnie wprowadzamy początkową aktywność wody. Jest to aktywność wody w momencie pakowania oraz ustalony przez nas limit krytyczny. Ponownie używam wartości zero koma trzy sześć. Zapewniam sobie niewielki margines bezpieczeństwa, zanim osiągnę krytyczny moment zbrylania i grudkowania w okolicach zero koma cztery sześć.

W tym momencie wybieram i zaznaczam zakres mojej izotermy. Korzystam z tego mniejszego zakresu. W tle jest on automatycznie przekształcany w model DLP. Po kliknięciu przycisku obliczania otrzymam przewidywaną trwałość produktu.

W tym przykładzie początkowa aktywność wody osiąga limit krytyczny w ustalonych warunkach po stu dwudziestu pięciu dniach. Jak widać, jest to niezwykle potężne narzędzie, ponieważ stworzenie izotermy zajęło mi może jeden dzień. Teraz mogę bardzo szybko zmieniać wszystkie te parametry, które mogą mnie interesować. Zamiast czekać miesiące na testy przyspieszone lub nawet rok na pełne badania trwałości, mogę błyskawicznie uzyskać potrzebne informacje, szczególnie że zależy mi na utrzymaniu bardzo konkretnego zakresu aktywności wody.

Istnieją różne wersje tego kalkulatora, które mogą okazać się przydatne. Na przykład w tym kalkulatorzie możemy obliczyć zmiany aktywności wody w czasie. W zasadzie wszystko wygląda tak samo. Główna różnica polega na tym, że mogę wprowadzić liczbę dni w określonych warunkach.

Załóżmy więc, że przez siedem dni będę przechowywać produkt w tych konkretnych warunkach i chcę poznać aktywność wody po tym czasie. Ponownie skorzystam z tej samej izotermy, a tym razem wynikiem będzie aktywność wody. Możesz użyć tego kalkulatora do symulacji różnych etapów procesu: składowania w magazynie, transportu w nagrzanym kontenerze morskim firmy Amazon, leżenia na półce sklepowej, aż po środowisko docelowego użytkownika. Wszędzie panują nieco inne warunki, a ten rodzaj kalkulatora pozwala naprawdę szczegółowo przeanalizować, jak aktywność wody może rosnąć lub spadać.

Widzę tutaj pytanie dotyczące wartości zero koma trzy sześć jako specyfikacji. Tak, używam wartości zero koma trzy sześć jako mojego limitu. Mimo że zbrylanie i grudkowanie na dobre zaczyna się przy zero koma cztery sześć, chcę zachować mały margines bezpieczeństwa i upewnić się, że w ogóle nie dochodzi do początkowego sklejania się cząstek.

W tym samym oprogramowaniu dostępna jest również trzecia wersja kalkulatora. W tej ostatniej wersji możemy dokładnie obliczyć, jakiego współczynnika przepuszczalności pary wodnej potrzebujemy, aby osiągnąć określoną trwałość produktu. Wygląda on bardzo podobnie. Główna różnica polega na tym, że wprowadzam pożądaną trwałość.

W tym przykładzie załóżmy, że produkt musi wytrzymać rok i pozostać w odpowiednim zakresie aktywności wody. Używam tej samej izotermy i klikam oblicz. Tym razem wynikiem jest współczynnik przepuszczalności pary wodnej, jakiego potrzebuję, aby utrzymać i osiągnąć tę trwałość. Możesz przekazać tę wartość bezpośrednio swojemu dostawcy opakowań, aby upewnić się, że opakowanie nie jest ani zbyt słabe, ani przesadne, i że idealnie trafiasz w potrzeby każdego proszku lub produktu, nad którym pracujesz. Widzę kolejne świetne pytanie dotyczące tego, jak uwzględnić saszetkę pochłaniacza wilgoci (desykant) lub dodatek krzemionki.

Te równania tego nie uwzględniają. Zazwyczaj jednak w praktyce, gdy dodaje się coś takiego, przyjmuje się, że może to wydłużyć trwałość o pięćdziesiąt procent lub podobną wartość. Można to wówczas uwzględnić w swoich obliczeniach. Korzystając z naszego sprzętu, istnieją również sposoby na umieszczenie saszetek z desykantem razem z próbką, aby dokładnie zbadać, w jaki sposób pochłaniacz wilgoci pomaga spowolnić ten proces lub jak może wpływać na położenie punktu krytycznego.

Istnieją więc sposoby, aby to zbadać. Jeśli chcemy wejść w większe szczegóły, chętnie porozmawiam z Państwem po tym webinarium.

Dobrze. Teraz omówmy kwestię unikania i przewidywania migracji wilgoci. Jeśli zajmujesz się mieszaniem wielu proszków lub składników sypkich, ta sekcja może okazać się bardzo przydatna. Zawsze po zmieszaniu proszków aktywność wody produktu końcowego ulegnie zmianie.

Na szczęście proces ten przebiega w sposób bardzo przewidywalny. Wymaga to jednak posiadania izotermy dla każdego składnika lub komponentu, który ze sobą mieszamy. Następnie musimy zastosować ten sam model DLP, aby symulować sposób, w jaki te różne substancje połączą się. Jeśli na przykład mamy białko serwatkowe w proszku — upraszczając:

załóżmy, że mamy tylko trzy składniki. Mamy mieszankę białek serwatkowych, maltodekstrynę oraz lecytynę słonecznikową. Załóżmy, że każdy z nich ma swoją unikalną izotermę.

Każdy charakteryzuje się unikalnym kształtem. Wykorzystując to modelowanie, możemy przewidzieć, jak aktywność wody osiągnie stan równowagi po połączeniu tych składników i odczekaniu odpowiedniego czasu na osiągnięcie tego punktu równowagi. Podsumowując: jeśli dysponujemy izotermą dla każdego składnika (a możemy to zrobić dla dowolnej liczby składników — zazwyczaj wybieramy od pięciu do ośmiu głównych), to mając te izotermy, jesteśmy w stanie przewidzieć wspólną izotermę za pomocą modelowania DLP (co widać na ekranie na czerwono) oraz równowagową aktywność wody.

Ponieważ potrafimy przewidzieć izotermę, możemy wykorzystać ją do powrotu do tematu i rozpoczęcia obliczeń trwałości. Wiele zespołów stosujących to podejście tworzy wewnętrzną bibliotekę izoterm dla swoich proszków. Siedząc przy komputerze, można symulować i przewidywać, co stanie się po ich zmieszaniu, zanim jeszcze fizycznie przystąpi się do mieszania tych wszystkich substancji w rzeczywistości.

W porządku. Kolejne wyzwanie dotyczy oceny higroskopijności względnej.

Jeśli chodzi o higroskopijność, jest to skłonność substancji do pochłaniania wilgoci. Proszki wykazują tę cechę w bardzo dużym stopniu, szczególnie w porównaniu z wieloma innymi produktami. Ilość wody pochłanianej przez proszki jest w zasadzie funkcją temperatury oraz wilgotności otoczenia.

Metoda DDI, oparta na dynamicznej izotermie punktu rosy, to doskonały sposób na zrozumienie tego procesu. Zapewnia ona bardzo wysoką rozdzielczość, pozwalając dokładnie określić, w jaki sposób różne proszki lub substancje pomocnicze absorbują wilgoć. Jest to szczególnie istotne w branży farmaceutycznej – jeśli próbujesz dobrać odpowiednie substancje pomocnicze, możesz wykorzystać metodę DDI do oceny ich rozpuszczalności, właściwości wiązania wilgoci, a także do analizy różnych kinetyk sorpcji i precyzyjnego określenia punktu rozpuszczania w wilgoci (deliquescence).

Przygotowałem przykład. To po prostu lista różnych substancji pomocniczych lub proszków, które mogą być stosowane w praktyce. Aby porównać ich higroskopijność względną, przeanalizujemy, jak zawartość wilgoci zmienia się w funkcji aktywności wody. Oznacza to, że badamy po prostu nachylenie tych różnych krzywych.

Biorąc to pod uwagę, można stwierdzić, że karboksymetyloceluloza sodowa (KMC) jest najbardziej higroskopijna – zaznaczono ją tutaj na czerwono. Twierdzę tak, ponieważ charakteryzuje się największym nachyleniem krzywej. Pochłania najwięcej wilgoci wraz ze wzrostem aktywności wody.

Z kolei mannitol, widoczny tutaj w kolorze ciemnoniebieskim, niejako ukryty za innymi, można uznać za substancję niehigroskopijną, ponieważ nawet przy bardzo wysokiej aktywności wody wciąż wykazuje bardzo niską absorpcję wilgoci.

Inne substancje, takie jak sacharoza o strukturze krystalicznej, są bardzo niehigroskopijne do momentu osiągnięcia punktu delikwescencji, po którym nagle przechodzą w roztwór.

Porównanie higroskopijności zależy zatem od nachylenia tych krzywych, ale także od zakresu aktywności wody i analizowanego obszaru na wykresie. Należy o tym pamiętać przy wyborze substancji pomocniczych lub porównywaniu higroskopijności różnych proszków.

Przejdźmy dalej i omówmy wpływ wahań temperatury oraz to, jak mogą one rzutować na jakość i bezpieczeństwo.

Jeśli chodzi o temperaturę, jej wzrost zazwyczaj powoduje również zwiększenie aktywności wody w produktach i proszkach. Obniża to krytyczną aktywność wody, co oznacza, że punkt zbrylania lub punkt delikwescencji może wystąpić wcześniej. Przykładem, którym zawsze chętnie się dzielę, jest mleko w proszku. Jeśli wyznaczymy izotermę w temperaturze piętnastu stopni Celsjusza, produkt zaczyna się zbrylać przy aktywności wody wynoszącej w przybliżeniu zero przecinek pięć.

Każdy kolejny wykres przedstawia wzrost temperatury o pięć stopni, aż do czterech dziesiątek stopni Celsjusza. W temperaturze czterdziestu stopni do zbrylania dochodzi już przy aktywności wody bliższej zero przecinek trzy. Pozwala nam to doskonale zrozumieć, jak temperatura wpływa na kształt krzywej oraz punkt krytyczny.

Aby przewidzieć punkt krytyczny oraz aktywność wody w dowolnej temperaturze, potrzebujemy co najmniej dwóch, a najlepiej trzech izoterm. Do prognozowania wykorzystuje się w tym celu równanie Clausiusa-Clapeyrona – model matematyczny służący do szacowania prężności par w dowolnej temperaturze. Następnie możemy zastosować analizę regresji liniowej, aby ekstrapolować zachowanie materiału w szerszym zakresie temperatur.

Rozważmy przykład proszku ryżowego i dwóch izoterm wyznaczonych dla dwudziestu pięciu oraz trzydziestu stopni Celsjusza. W temperaturze pokojowej wynoszącej dwadzieścia pięć stopni aktywność wody wynosi zero przecinek czterdzieści pięć, natomiast punkt krytyczny, którego nie wolno przekroczyć, to zero przecinek pięćdziesiąt pięć. Korzystając z równań z poprzedniego slajdu, po ekstrapolacji do trzydziestu pięciu stopni Celsjusza widzimy, że aktywność wody przekracza wyznaczony punkt krytyczny.

Kontynuując ekstrapolację do siedemdziesięciu stopni Celsjusza zauważamy, że aktywność wody przekracza limit bezpieczeństwa i wkracza w obszar powyżej limitu mikrobiologicznego wynoszącego zero przecinek siedem. Ekstrapolacja tych danych pozwala mi precyzyjnie określić, w jakich warunkach temperaturowych mogą pojawić się problemy ze zbrylaniem oraz bezpieczeństwem mikrobiologicznym. Oczywiście parametry te będą inne dla każdego rodzaju proszku czy formulacji, z którą pracujesz, ale daje to ogólne pojęcie o tym, jak przewidywać wpływ wahań temperatury na jakość i bezpieczeństwo produktów w proszku.

Przejdźmy teraz do określania zmian strukturalnych. Należy pamiętać, że możemy badać różne typy struktur. Analizując izotermę, czyli zależność między aktywnością wody a zawartością wilgoci, opieramy się w istocie na strukturze produktu. W miarę jej modyfikacji będziemy obserwować odmienne trendy w danych oraz w samym kształcie izotermy.

Dotyczy to na przykład proszków o strukturze krystalicznej w porównaniu do bezpostaciowych (amorficznych) – możemy ocenić stopień przemiany zachodzącej między tymi dwoma rodzajami proszków. Innym przypadkiem jest praca z formami bezwodnymi a uwodnionymi (hydratami). Jest to szczególnie ważne w branży farmaceutycznej, zwłaszcza jeśli dążymy do zapobiegania tworzeniu się hydratów. Przyjrzyjmy się zatem szybko po jednym przykładzie dla obu tych przypadków, zaczynając od form krystalicznych i amorficznych.

W przypadku sacharozy dla próbki krystalicznej sytuacja wygląda następująco. Należy pamiętać, że struktura krystaliczna jest uporządkowana – ma określoną budowę cząsteczkową, co zilustrowano tutaj na pomarańczowo. Podobnie jak w omawianych wcześniej przypadkach krystalicznych, zawartość wilgoci praktycznie się nie zmienia aż do osiągnięcia punktu delikwescencji, po którym następuje nagłe przejście w roztwór.

Jeśli jednak przeanalizujemy tę substancję w formie amorficznej, zauważymy, że jej struktura jest mniej uporządkowana i charakteryzuje się większą losowością. Na drugiej izotermie widać, że początkowo może dochodzić do lekkiego zbrylania. Przy bardzo niskiej aktywności wody obserwujemy niewielką zmianę nachylenia krzywej, zanim w jej wyższym fragmencie osiągnięty zostanie punkt delikwescencji. Kształt izotermy pozwala nam zatem określić typ struktury badanego materiału.

Z kolei badając tworzenie się hydratów – na przykładzie chlorku wapnia – zauważymy, że proces ten odznacza się bardzo specyficznym kształtem krzywej izotermy. W tym przykładzie (i wydaje mi się, że te etykiety są tu odwrócone – dihydrat zaznaczono na pomarańczowo) izotermy przesuwają się od lewej do prawej wraz ze wzrostem aktywności wody i zawartości wilgoci. W pewnym momencie osiągamy punkt, w którym aktywność wody gwałtownie spada, mimo że zawartość wilgoci wzrosła, po czym krzywa biegnie dalej.

Kiedykolwiek widzimy taki zygzakowaty kształt, w którym po wzroście zawartości wilgoci następuje gwałtowny spadek aktywności wody przed dalszym wzrostem krzywej, jest to zazwyczaj wskaźnik obecności hydratu. Oznacza to sytuację, w której cząsteczki wody zostają uwięzione lub stają się częścią struktury badanego proszku. Może to być wysoce niekorzystne, zwłaszcza przy pracy z aktywnymi składnikami farmaceutycznymi (API) lub podobnymi substancjami. Zazwyczaj dążymy do unikania tworzenia się hydratów. Znając aktywność wody oraz warunki prowadzące do ich powstania, można skonfigurować odpowiednie specyfikacje, aby temu zapobiec.

Ostatnie zagadnienie na dziś dotyczy produkcji. Jeśli pracujesz w dziale produkcyjnym, z pewnością wiesz, że wiąże się to z wieloma wyzwaniami. Przypuszczam, że w tym roku stawiacie sobie ambitne cele związane z oszczędnością energii czy ograniczeniem zmienności procesowej i zastanawiacie się, jak je zrealizować.

Do typowych wyzwań produkcyjnych należy osiąganie docelowych wartości wilgotności, zwiększanie średniej wilgotności produktów, ograniczenie zmienności oraz zapewnienie jak największej powtarzalności. Oczywiście kluczowe jest również unikanie przeróbek oraz strat całych partii produkcyjnych – zależy nam na minimalizacji wszelkich odpadów. Wiem też, że zespoły, z którymi współpracujemy, stawiają sobie ambitne cele w zakresie redukcji zużycia energii i eliminacji nadmiernego suszenia tego typu produktów.

Szkolenie operatorów nadal stanowi poważny problem. Wielu specjalistów z trzydziesto- czy trzydziestopicioletnim stażem odchodzi na emeryturę, a ich miejsce zajmują osoby, które nie znają wszystkich niuansów obsługi suszarek rozpyłowych czy innych systemów i muszą zostać szybko przyuczone do pracy. Ponadto wiele zespołów stawia na automatyzację i maksymalne uniezależnienie procesu od czynnika ludzkiego, aby stale wytwarzać produkt o tej samej jakości.

Aby sprostać tym wyzwaniom produkcyjnym, niezbędne jest narzędzie pozwalające korygować wahania w czasie rzeczywistym. Musimy umieć wykrywać zmiany wilgotności, zanim produkt opuści suszarkę. Obecnie wiele zespołów stosuje pobieranie próbek w dalszej części procesu (downstream). Po przejściu przez suszarkę rozpyłową lub inne urządzenie suszące pobiera się próbki i próbuje wykorzystać te informacje do wprowadzenia korekt w ustawieniach suszarki.

Zazwyczaj mija jednak dwadzieścia, trzydzieści czy czterdzieści minut, przez suszarkę przepływa kolejna porcja materiału i jest już za późno na wprowadzenie potrzebnych poprawek. Dlatego potrzebujemy możliwości regulacji parametrów suszarki w czasie rzeczywistym. Naszym celem jest przejęcie bieżącej kontroli – w tym przykładzie dotychczasowy układ sterowania zaznaczono na pomarańczowo.

Odnotowujemy dość spore wahania. Naszym pierwszym zadaniem jest przejście od obecnej kontroli do kontroli ulepszonej i ograniczenie tych wahań.

Gdy już ograniczymy wahania, możemy zwiększyć średnią zawartość wilgoci. Jak widzicie, średnia zawartość wilgoci przesunęła się w prawo. Limit pozostaje ten sam, ale dzięki przesunięciu w prawo zwiększamy produkcję i wydajność, a także zmniejszamy zużycie energii potrzebnej do wytworzenia tego typu produktów. Działa to w oparciu o zasadę, zgodnie z którą kluczowym parametrem do monitorowania jest temperatura, a nie wilgoć. Może to brzmieć nieco zaskakująco z naszych ust w AQUALAB, ponieważ tak mocno skupiamy się na wilgoci i aktywności wody. Próbowaliśmy różnych metod, w tym spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIR) oraz innych podejść do pomiaru wilgoci lub aktywności wody w czasie rzeczywistym (in-line). Okazało się jednak, że kluczową wartością do monitorowania jest właśnie temperatura.

Szczególnie istotna jest różnica temperatur, czyli delta T, która występuje w tym procesie. Delta T opiera się na zasadzie chłodzenia wyparnego i generowanej przez nie różnicy temperatur. Obserwujemy zatem temperaturę początkową – wysoką temperaturę przy palniku – oraz temperaturę po schłodzeniu, gdy czynnik przechodzi przez produkt. Utrzymanie właściwej różnicy temperatur ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia wymaganej specyfikacji wilgotności. Jeśli chodzi o automatyzację – niezależnie od tego, czy korzystamy z suszarki rozpyłowej, czy podłączonej do niej suszarki fluidyzacyjnej – do automatyzacji tego procesu wykorzystujemy dwie różne pętle sprzężenia zwrotnego.

Pierwsza pętla to pętla szybka. Wprowadza ona ciągłe, automatyczne korekty na podstawie danych otrzymywanych z czujników temperatury. Czujniki te są zazwyczaj już zainstalowane w samych układach suszenia. Oznacza to, że rozwiązanie to można wdrożyć bez żadnych przestojów.

Musimy po prostu monitorować właściwe dane i parametry. W tym przykładzie dla suszarki rozpyłowej analizujemy różnicę między punktem gorącym a zimnym. Podobnie w przypadku suszarki fluidyzacyjnej – koncepcja pozostaje ta sama. Badamy różnicę temperatur między punktem gorącym a zimnym.

Istnieje również pętla wolna, której sprzężenie zwrotne służy do weryfikacji, czy parametry mieszczą się w odpowiednim zakresie, oraz umożliwia wprowadzanie długoterminowych korekt. Dane te pochodzą z pobierania próbek na dalszych etapach procesu. W dalszym ciągu zaleca się pobieranie próbek downstream i wykonywanie pomiarów aktywności wody w produkcie po zakończeniu tego procesu, aby upewnić się, że zmierzamy we właściwym kierunku.

Zaletą podejścia opartego na delcie T jest możliwość znacznego ograniczenia zmienności oraz wyeliminowania nadmiernego wysuszenia lub niedosuszenia produktu. Zazwyczaj obserwujemy wzrost wydajności o około 0,25%, a w skrajnych przypadkach w odniesieniu do proszków – nawet do jednego procenta. W przypadku innych rodzajów produktów, takich jak karma dla zwierząt domowych, możemy również zastosować to rozwiązanie i odnotować wzrost zawartości wilgoci o kilka procent.

Stosując tę metodę, zauważamy znacznie mniej błędów operatora, ponieważ wykorzystanie tych danych pozwala na bardzo szybkie rozwiązywanie problemów związanych z suszeniem. Wszelkie problemy mechaniczne można szybko zidentyfikować, analizując te konkretne parametry, co pozwala skutecznie poprawić wydajność.

Podejście oparte na delcie T pozwala na ustalenie bardzo precyzyjnych parametrów operacyjnych nawet dla różnych produktów, co oznacza, że można bardzo szybko osiągnąć stan ustabilizowanej produkcji.

Zauważamy niższe zużycie energii – zazwyczaj o 5 do 10%, w zależności od systemu. W niektórych przypadkach wartość ta może być wyższa lub nieco niższa, jednak wymaga to przeprowadzenia analizy obecnego układu i dokładnego zrozumienia, jakie ulepszenia można wdrożyć. Ten typ systemu zapewnia bardzo szybki czas zwrotu z inwestycji.

Widziałem, że udawało się to osiągnąć w ciągu zaledwie miesiąca. Jeśli jesteś producentem proszków i wytwarzasz miliony ton takich produktów, to z pewnością zdajesz sobie sprawę, że zmiana zawartości wilgoci o 0,25% ma ogromne znaczenie. Jeśli pracujesz nad czymś podobnym lub chcesz dowiedzieć się więcej, skontaktuj się z nami po zakończeniu prezentacji.

Dobrze. Minęło już około czterech dziesięciu minut. Podsumowując tę część, chciałbym omówić rozwiązania, które oferujemy w AQUALAB. W AQUALAB specjalizujemy się w dostarczaniu właściwych technologii i rozwiązań pozwalających stawić czoła wszystkim tym wyzwaniom.

Wielu z Państwa wie już, czym zajmuje się AQUALAB. Działamy na rynku od ponad czterdziestu lat. Wiem, że nasza nazwa zmieniała się kilkukrotnie, ale marka AQUALAB funkcjonuje już dość długo. W związku z tym w kilku kolejnych slajdach chciałbym przedstawić wybrane rozwiązania z naszej oferty.

Jeśli chcieliby Państwo spotkać się po tej prezentacji, aby bardziej szczegółowo omówić swoje wyzwania i dowiedzieć się, jak możemy je pokonać, z chęcią to zrobimy. Moje dane kontaktowe znajdą Państwo na końcu prezentacji.

Naszym najpopularniejszym urządzeniem wykorzystywanym do kontroli jakości oraz w pracach badawczo-rozwojowych (R&D) do pojedynczego pomiaru aktywności wody jest AQUALAB 4TE. Omówię teraz wszystkie funkcje tego urządzenia. Nie chcę wchodzić w zbytnie szczegóły, ale zależy mi na tym, abyście wiedzieli, że korzysta ono z czujnika punktu rosy. Jest to podstawowa, bezpośrednia metoda pomiaru aktywności wody. Jeśli chcą Państwo jednocześnie zmierzyć zawartość wilgoci, urządzenie można połączyć z naszym systemem zarządzania danymi Scala. Pozwala to na wykorzystanie izotermy – o której wcześniej wspominaliśmy – do jednoczesnego uzyskania danych o aktywności wody i zawartości wilgoci za pomocą jednego urządzenia.

Dziś dużo mówiliśmy o izotermach sorpcji wilgoci. Są one generowane przy użyciu naszego analizatora sorpcji par. Cechą wyróżniającą nasz generator izoterm jest możliwość tworzenia obu wspomnianych wcześniej rodzajów izoterm. Wspomniana wcześniej dynamiczna izoterma punktu rosy (DDI) jest kluczowa dla precyzyjnego określenia sposobu, w jaki proszki pochłaniają wilgoć. W tym miejscu zamieszczono wybrane specyfikacje tego instrumentu. Nie będę ich szczegółowo omawiał, ale chcę, abyście wiedzieli, że dysponujemy rozwiązaniem do tworzenia takich izoterm. Po wygenerowaniu izoterm możemy je zaimportować do wspomnianego wcześniej oprogramowania o nazwie moisture analysis toolkit.

Ten pakiet narzędzi zawiera wszystkie różnorodne narzędzia, o których wspominaliśmy podczas dzisiejszej prezentacji.

Mowa tu o takich kwestiach jak mieszanie składników, wyszukiwanie punktów przemian fazowych oraz szybkie obliczanie okresu trwałości produktu. Wszystkie te funkcje są dostępne w oprogramowaniu i niezwykle proste w obsłudze. Jeśli rozwiązanie to mogłoby przynieść korzyści Państwa zespołowi, z przyjemnością przedstawiciel Państwu bardziej szczegółowe podsumowanie możliwości tego oprogramowania i zaprezentuję praktyczne przykłady.

Ostatnim proponowanym przez nas rozwiązaniem dla produkcji jest Scala Dry. Jest to nasz oparty na modelu system sterowania. Wykorzystuje on to samo podejście oparte na delcie T, o którym mówiliśmy przed kilkoma slajdami. To doskonałe rozwiązanie w przypadku korzystania z suszarki rozpyłowej, suszarki fluidyzacyjnej lub praktycznie każdego innego typu suszarki.

Zapewnia ono bardzo wczesną i precyzyjną kontrolę. Monitorujemy wilgoć uwalnianą z produktu; wprawdzie obserwujemy poziom wilgoci, jednak skupiamy się na różnicy temperatur, aby osiągnąć wymaganą specyfikację wilgotności. Możemy uwzględnić tę różnicę, a także wydajność produkcyjną lub prędkość podawania materiału, aby zapewnić najwyższą możliwą powtarzalność.

Wiem, że był to jedynie szybki przegląd. Rozślę kopię tych slajdów. Znajdują się tu elementy interaktywne, w które można kliknąć, aby dowiedzieć się więcej.

W trakcie prezentacji można kliknąć także w wiele innych miejsc, co może okazać się pomocne.

Podsumowując, chciałbym szybko powrócić do naszych celów. Dzisiejszym celem było omówienie każdego z tych wyzwań. Jeśli pominęliśmy jakieś wyzwanie lub chcieliby Państwo, abyśmy wrócili do jakiegoś zagadnienia w przyszłości, prosimy o informację. Omówiliśmy sposób pokonywania poszczególnych wyzwań przy użyciu odpowiednich danych dotyczących wilgoci. Jak widać, obejmuje to zrozumienie aktywności wody oraz stosowanie właściwego typu izoterm sorpcji wilgoci.

Krótko przedstawiliśmy również dostępne rozwiązania. Jeśli chcieliby Państwo porozmawiać o nich w przyszłości, zapraszamy do kontaktu.

Dostępnych jest wiele dodatkowych materiałów, z którymi mogą się Państwo zapoznać. Wygląda na to, że na ekranie pojawiło się pytanie. Jakie podejście krok po kroku byłoby rozsądne, jeśli chcemy określić punkt zbrylania się substancji słodzącej? Czy powinniśmy pobierać próbki i testować je na wszystkich etapach – od stanu sypkiego do zbrylenia – czy istnieje sprytniejszy sposób na rozwiązanie tego zadania?

Okej. Świetne pytanie, Mofin. Aby określić punkt zbrylania, należałoby pobrać sypką próbkę przed jej zbryleniem, a jeśli używasz innego zamiennika cukru, prawdopodobnie chcielibyśmy porównać oryginalny proszek oraz ten z zamiennikiem cukru. Utworzyliśmy dynamiczną izotermę punktu rosy.

Następnie, korzystając z tego, porównalibyśmy kształty krzywych i użyli analizy drugiej pochodnej, aby dokładnie wskazać i zrozumieć, w jaki sposób ten zamiennik cukru wpływa na miejsca, w których obserwujemy punkty zawalania się i zbrylania.

Okej. Mamy kolejne pytanie, które właśnie wpłynęło. Czy obniżenie wilgotności poniżej monowarstwy BET rozwiąże wszystkie problemy występujące w proszkach, takie jak powstawanie grudek, sypkość i stabilność?

Zazwyczaj obniżenie wilgotności może być pomocne, ale chcemy skupić się przede wszystkim na zmniejszeniu aktywności wody, ponieważ aktywność wody jest pomiarem o znacznie wyższej rozdzielczości. Pomoże nam to zrozumieć, w którym miejscu na izotermie się znajdujemy, aby upewnić się, że aktywność wody jest odpowiednio niska. Zauważam, że wiele zespołów próbuje to robić, biorąc pod uwagę wyłącznie wilgotność, jednak większość metod oznaczania wilgotności nie ma rozdzielczości, której potrzebujemy, aby uzyskać wgląd niezbędny do zapobiegania powstawaniu grudek i zbrylaniu.

Świetne pytanie, Adit.

Okej. Bardzo Wam dziękuję. W mojej prezentacji pojawiło się kilka dodatkowych materiałów.

Nie jestem pewien, czy mój realizator może z powrotem wyświetlić mój ekran, ale w prezentacji znajdują się dodatkowe materiały, z którymi możecie się zapoznać. Mamy wszelkiego rodzaju notatki aplikacyjne, filmy, wcześniejsze webinary i tak dalej. W mojej prezentacji, jak również na naszej stronie internetowej, znajdziecie więc wiele dodatkowych materiałów.

Na zakończenie podaję informacje kontaktowe do mnie. Jeśli znacie swojego regionalnego doradcę AQUALAB, śmiało się z nim skontaktujcie. Jeśli jednak chcielibyście skontaktować się ze mną w przypadku dodatkowych pytań technicznych, zapraszam do kontaktu. Oczywiście zawsze chętnie polecam nasz podcast o nazwie The Drip. Skupiamy się w nim na nauce, muzyce i przemyśleniach. Słuchajcie i subskrybujcie. Jeśli jesteście zainteresowani wystąpieniem jako gość w naszym programie, również prosimy o kontakt – z chęcią rozważymy taką możliwość.

Zostało nam zaledwie kilka minut. Bardzo dziękuję za pozostanie do samego końca, ale chętnie odpowiem na pytania, jeśli jakieś się pojawiły.

W porządku. Dziękuję Ci, Daisy, za komentarze. Dzięki, Julio.

Dziękuję, Eric.

Tak. Bardzo wam wszystkim dziękuję za obecność. Odpowiem na jedno lub góra dwa pytania. Wpłynęło właśnie jedno z nich. Ktoś pyta, jak delta T wygląda w praktyce dla operatorów?

Mam tutaj przykład. Pozwólcie, że sprawdzę, czy szybko go znajdę.

Oto przykład tego, jak to wygląda w praktyce podczas pracy z deltą T. Wiem, że na ekranie jest sporo elementów, ale chciałbym zwrócić uwagę na kilka z nich. Ta niebieska sekcja to szybka pętla. Tutaj można ustawić deltę T, którą należy zachować. Z kolei po lewej stronie znajduje się powolna, zautomatyzowana pętla sprzężenia zwrotnego. W tym miejscu wprowadza się aktywność wody próbek w dalszej części procesu.

Wszystkie te strefy w lewym górnym rogu to różnice temperatur różnych stref w suszarce. Można tu również wprowadzić natężenie przepływu surowca. Po wprowadzeniu tych danych można bardzo szybko zobaczyć na ekranie, w jaki sposób ograniczyć te wahania i uzyskać znacznie większą powtarzalność. Podejście oparte na delcie T można zatem traktować jako sposób na włączenie „tempomatu” i utrzymanie parametrów w odpowiednich granicach po ich osiągnięciu. W każdej chwili można to wyłączyć i przejść w tryb ręczny. Funkcja ta została jednak zaprojektowana tak, aby działać jak tempomat, szczególnie w przypadku długich cykli produkcyjnych.

Spójrzmy.

Jakieś inne pytania?

Mam kolejne pytanie, które właśnie wpłynęło. Czy w przypadku korzystania z modelowania predykcyjnego izoterm dla mieszaniny różnych proszków dotyczy to wyłącznie sytuacji, gdy proszki są mieszane w równych proporcjach, czy też istnieje sposób na uwzględnienie procentowego składu? To świetne pytanie, Faith. Korzystając z modelowania DLP, można wziąć pod uwagę różne stosunki masowe.

Kiedy więc korzystasz z naszego oprogramowania, wpisujesz składniki, wybierasz izotermę, podajesz początkową aktywność wody, a następnie wpisujesz ilość. Możesz zatem eksperymentować z różnymi stosunkami masowymi, co wpłynie na końcową izotermę, jak również na obliczoną równowagową aktywność wody. Tak więc można to uwzględnić. Dzięki, Faith.

Co powiesz na to, aby zadać jedno ostatnie pytanie? Jeśli jakieś jest, możemy je teraz przyjąć. Jeśli jest jeszcze jakieś... Dobrze, przyjmijmy to ostatnie pytanie. Dziękuję, Tania. Czy przeprowadzili Państwo badania porównawcze między eksperymentem z rzeczywistą próbką przy użyciu opakowania X a wartościami oszacowanymi w oprogramowaniu w celu zweryfikowania obliczeń?

Tak. Często robimy to z naszymi klientami. Przeprowadzamy badania walidacyjne bezpośrednio z klientami, aby udowodnić, że tego typu analizy pozwalają im całkowicie lub przynajmniej częściowo zastąpić testy trwałości. Korzystanie z tych obliczeń nie jest jednak idealnym zamiennikiem testów trwałości.

Przeważnie nasze obliczenia nie doceniają trwałości produktu o około pięć do dziesięciu procent. Myślę jednak, że jest to wręcz bardziej pożądane niż jej przeszacowanie, o czym warto pamiętać. Wymaga to jednak czasami testów walidacyjnych, aby upewnić się, że patrzymy na tę samą stronę i zmierzamy w dobrym kierunku. Robiliśmy to już w przeszłości dla różnych rodzajów produktów bezpośrednio z naszymi klientami.

Uważam więc, że powinniśmy nad tym popracować. Jeśli prowadzisz badania w tym zakresie i chcesz podjąć się projektu badawczego, z przyjemnością podejmiemy z Tobą taką współpracę.

Cóż, bardzo dziękuję Wam za obecność. Wiem, że przedłużyliśmy spotkanie, ale dzisiaj było naprawdę wiele do omówienia. Mam nadzieję, że te spostrzeżenia okazały się bardzo pomocne. Jeśli macie jakiekolwiek propozycje tematów przyszłych webinarów, skontaktujcie się z nami. Jeśli chcielibyście omówić koszty – widzę tu pytanie dotyczące kosztów – prosimy o kontakt ze mną. Skierujemy Państwa do doradcy AQUALAB, który przekaże prawidłowe informacje o cenach.

Jeszcze raz bardzo wam dziękuję za obecność. Życzę wspaniałej reszty dnia i mam nadzieję, że do zobaczenia na kolejnym webinarze. Do zobaczenia następnym razem.

‍